简介
Integer?
Integer 是数据类型之一
Integer 一个整型数据用来存储整数，整数包括正整数，负整数和零。
Integer与int的区别?
Integer:基础类型int的包装类,缺省值为null,必须实例化后才能使用
int: java基础类型,缺省值为0,可直接使用
类UML图
//类声明
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>
从代码实现和UML图分析
- 类由final标示，
不可被其他类继承 - 继承 Number 抽象类用于实现 intValue…等
基础类型转换方法 - Number抽象类 实现了 Serializable 接口,所以
Integer可被序列化 - 实现 Comparable 接口实现
compareTo方法实现数值比较
解析
Integer类脑图
如图,在分析Integer类我把该类分成若干个部分
- 变量部分:按性质细分为
静态变量和成员变量 - 方法部分:按功能细分为
构造方法,基础运算方法,位运算方法,类型转换方法,以及其他未归类的普通方法. - 内部类部分:
integerCache缓存类
静态变量以及成员变量
//成员变量(基本类型int的值)
private final int value;
//min_value ->-2147483647 -2的31次方
@Native public static final int MIN_VALUE = 0x80000000;
//max_value ->2147483647 2的31次方
@Native public static final int MAX_VALUE = 0x7fffffff;
//声明Integer类的原始类型为int
public static final Class<Integer> TYPE = (Class<Integer>) Class.getPrimitiveClass("int");
//用来表示二进制补码形式的int值的字节数，值为SIZE除于Byte.SIZE，结果为4
public static final int BYTES = SIZE / Byte.SIZE;
//方便取出int型数字对应字符串的长度
final static int [] sizeTable = { 9, 99, 999, 9999, 99999, 999999, 9999999,
99999999, 999999999, Integer.MAX_VALUE };
//数字字母表,表示integer所有可能的数字,因为是多进制,所以含有字母
final static char[] digits = {
'0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' ,
'6' , '7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' ,
'c' , 'd' , 'e' , 'f' , 'g' , 'h' ,
'i' , 'j' , 'k' , 'l' , 'm' , 'n' ,
'o' , 'p' , 'q' , 'r' , 's' , 't' ,
'u' , 'v' , 'w' , 'x' , 'y' , 'z'
};
//方便取出0-99的数个位和十位的值,如39 DigitTens[39]=3,DigitOnes[39]=9
final static char [] DigitTens = {
'0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0',
'1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1', '1',
'2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2', '2',
'3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3', '3',
'4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4', '4',
'5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5', '5',
'6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6', '6',
'7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7', '7',
'8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8', '8',
'9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9', '9',
} ;
final static char [] DigitOnes = {
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
} ;
//序列化序号
@Native private static final long serialVersionUID = 1360826667806852920L;
方法
构造方法
定义:传入基本类型int或String构造Integer对象
//构造方法,初始化value为传入的值
public Integer(int value) {
this.value = value;
}
//构造方法,传入一个字符串类型的值,失败会抛出数值转换异常
public Integer(String s) throws NumberFormatException {
//值先转成int
this.value = parseInt(s, 10);
}
valueOf
定义:类型转换为Integer包装类
//当取值为-127->128时,会取缓存里的数据
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
//传入String类型数值返回Integer的包装对象,失败返回数值转换异常
public static Integer valueOf(String s) throws NumberFormatException {
//转化为十进制的int值后传入valueOf(int i)
return Integer.valueOf(parseInt(s, 10));
}
//传入String类型数值返回Integer的包装对象,radix值定义转换的Integer的进制数字,失败返回数值转换异常
public static Integer valueOf(String s, int radix) throws NumberFormatException {
return Integer.valueOf(parseInt(s,radix));
}
toString系列
定义:转换成对应格式的String类型返回
//返回String类型,非静态方法.内部直接调用toString(int i),i为成员变量value,返回String字符串
public String toString() {
return toString(value);
}
//如果是int的最小值,直接返回,防止在getChars方法中溢出.其他int值,计算出数字位数,调用getChars方法得到char[],最后通过String的构造方法返回String类型对象.
public static String toString(int i) {
//特殊处理,因为int的最小值会溢出
if (i == Integer.MIN_VALUE)
return "-2147483648";
//获取这个数字的位数,如果是负数,取反去掉符号,然后位数加一
int size = (i < 0) ? stringSize(-i) + 1 : stringSize(i);
char[] buf = new char[size];
getChars(i, size, buf);
return new String(buf, true);
}
//转换为radix进制的字符串
public static String toString(int i, int radix) {
//如果输入的radix进制不是有效进制,默认十进制
if (radix < Character.MIN_RADIX || radix > Character.MAX_RADIX)
radix = 10;
/* Use the faster version */
//如果是十进制,直接调用一个参数的toString
if (radix == 10) {
return toString(i);
}
//int型为32位，加上符号位，最长可以为33位，故先创建一个33位的char数组
char buf[] = new char[33];
boolean negative = (i < 0);
int charPos = 32;
//判断是否是负数,如果不是则转为负数
if (!negative) {
i = -i;
}
//int型的最大值为2147483647，最小值为 -2147483648；
//如果将负数转为正数，最小值在转时会溢出，故使用负数来进行运行
while (i <= -radix) {
buf[charPos--] = digits[-(i % radix)];
i = i / radix;
}
buf[charPos] = digits[-i];
if (negative) {
buf[--charPos] = '-';
}
//根据buf数组、数组有效值位置charPos以及有效长度33-charPos创建一个string对象
return new String(buf, charPos, (33 - charPos));
}
//转为对应的进制字符串,内部调用toUnsignedString0方法
//转为二进制字符串
public static String toBinaryString(int i) {
return toUnsignedString0(i, 1);
}
//转为八进制字符串
public static String toOctalString(int i) {
return toUnsignedString0(i, 3);
}
//转为十六进制字符串
public static String toHexString(int i) {
return toUnsignedString0(i, 4);
}
private static String toUnsignedString0(int val, int shift) {
// assert shift > 0 && shift <=5 : "Illegal shift value";
int mag = Integer.SIZE - Integer.numberOfLeadingZeros(val);
int chars = Math.max(((mag + (shift - 1)) / shift), 1);
char[] buf = new char[chars];
formatUnsignedInt(val, shift, buf, 0, chars);
// Use special constructor which takes over "buf".
return new String(buf, true);
}
getInteger
定义:经常会被错误用做是获取Integer对象值.他的正确用法是获取系统变量转换为Integer.
//获取变量名为nm的系统变量,值转为Integer
public static Integer getInteger(String nm) {
return getInteger(nm, null);
}
//获取变量名为nm的系统变量,值转为Integer,val为默认值
public static Integer getInteger(String nm, int val) {
Integer result = getInteger(nm, null);
return (result == null) ? Integer.valueOf(val) : result;
}
//获取变量名为nm的系统变量,值转为Integer,val为默认值
public static Integer getInteger(String nm, Integer val) {
String v = null;
try {
v = System.getProperty(nm);
} catch (IllegalArgumentException | NullPointerException e) {
}
if (v != null) {
try {
return Integer.decode(v);
} catch (NumberFormatException e) {
}
}
return val;
}
parseInt
定义:将字符串参数解析为有符号的基本类型int
//默认转换为int类型,转换基数为10(进制)
public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
return parseInt(s,10);
}
//转换为int的构造方法,radix表示基数
public static int parseInt(String s, int radix)
throws NumberFormatException
{
//为空直接抛出数值转换异常
if (s == null) {
throw new NumberFormatException("null");
}
//判断进制在2-36之间,保证是合理的进制值
if (radix < Character.MIN_RADIX) {
throw new NumberFormatException("radix " + radix +
" less than Character.MIN_RADIX");
}
if (radix > Character.MAX_RADIX) {
throw new NumberFormatException("radix " + radix +
" greater than Character.MAX_RADIX");
}
//最终输出值
int result = 0;
//是否为负数
boolean negative = false;
int i = 0, len = s.length();
//临界值
int limit = -Integer.MAX_VALUE;
//溢出阈值
int multmin;
//需要追加的数值
int digit;
if (len > 0) {
char firstChar = s.charAt(0);
//先判断转换的字符串是否有正负符号
if (firstChar < '0') { // Possible leading "+" or "-"
//开头的字母是特殊字符,如果不是正负操作符就直接抛出转换异常
if (firstChar == '-') {
negative = true;
//负数需要改变临界值
limit = Integer.MIN_VALUE;
} else if (firstChar != '+')
throw NumberFormatException.forInputString(s);
//只有一个操作符也是不可以的
if (len == 1) // Cannot have lone "+" or "-"
throw NumberFormatException.forInputString(s);
//有操作符的情况取位应该从第二位开始
i++;
}
//limit负数为int最小值,正数为-int最大值,与进制基数相除计算临界值
multmin = limit / radix;
while (i < len) {
// 通过char类型对应的ASCII码以及进制找到对应的进制int值
/// https://tool.ip138.com/ascii_code/ ASCII对照表
digit = Character.digit(s.charAt(i++),radix);
//如果没有匹配到抛出异常
if (digit < 0) {
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
//如果追加超过了溢出阈值抛出异常
if (result < multmin) {
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
//第一次循环,result为0,这里计算还是为0
//第二次循环,result赋值为字符串的第 i 位与进制基数相乘
//.........
result *= radix;
//result小于溢出阈值与追加值的和抛出转换异常
if (result < limit + digit) {
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
//result等于result减去追加值
result -= digit;
}
} else {
//空字符返回类型转换异常
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
//符号为正负.result添加对应符号
return negative ? result : -result;
}
parseUnsignedInt
定义:将字符串参数解析为无符号的整数
//转换为无符号int值,默认基数10
public static int parseUnsignedInt(String s) throws NumberFormatException {
return parseUnsignedInt(s, 10);
}
//String转换为无符号int值
public static int parseUnsignedInt(String s, int radix)
throws NumberFormatException {
//为空字符串返回数值转换异常
if (s == null) {
throw new NumberFormatException("null");
}
int len = s.length();
if (len > 0) {
char firstChar = s.charAt(0);
//无符号转换不支持负数
if (firstChar == '-') {
throw new
NumberFormatException(String.format("Illegal leading minus sign " +
"on unsigned string %s.", s));
} else {
//如果没有超过int最大值,就直接调用parseInt直接转换成int值
if (len <= 5 || // Integer.MAX_VALUE in Character.MAX_RADIX is 6 digits
(radix == 10 && len <= 9) ) { // Integer.MAX_VALUE in base 10 is 10 digits
return parseInt(s, radix);
} else {
//如果超过int最大值,需要进行无符号转换,
//因为超过了int的最大值,需要升级为long类型.
long ell = Long.parseLong(s, radix);
//与运算是当前位同1为1.没有超过0xffffffff00000000的部分都为0.直接进行int强制转换
if ((ell & 0xffff_ffff_0000_0000L) == 0) {
return (int) ell;
} else {
//界限为0xffffffff00000000:int最大值+int最小值的绝对值,超出表示不可以被转换
throw new
NumberFormatException(String.format("String value %s exceeds " +
"range of unsigned int.", s));
}
}
}
} else {
throw NumberFormatException.forInputString(s);
}
}
计算型方法
基础运算
//得到hash值
public int hashCode() {
return Integer.hashCode(value);
}
//静态方法得到value的hash值
public static int hashCode(int value) {
return value;
}
//两数之和(此静态方法与Math.sum相同,在这里实现是为了方便流api Integer::sum )
public static int sum(int a, int b) {
return a + b;
}
//返回ab的最大值(此静态方法与Math.max相同)
public static int max(int a, int b) {
return Math.max(a, b);
}
//返回ab的最小值(此静态方法与Math.min相同)
public static int min(int a, int b) {
return Math.min(a, b);
}
//返回i的正负情况(正数为1 负数为-1 0为0)
public static int signum(int i) {
return (i >> 31) | (-i >>> 31);
}
//比较xy的大小,x小返回-1,x大返回1,相等返回0
public static int compare(int x, int y) {
return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
}
//比较integer中value变量与anotherInteger的值大小,内部调用compare方法
public int compareTo(Integer anotherInteger) {
return compare(this.value, anotherInteger.value);
}
//判断当前value和传入的obj是否相等
public boolean equals(Object obj) {
//判断是否Integer类型,不是则直接返回不相等,是则拆箱后比较
if (obj instanceof Integer) {
return value == ((Integer)obj).intValue();
}
return false;
}
//无符号运算
//将xy两个整数转换为无符号整数后计算他们相除的商
public static int divideUnsigned(int dividend, int divisor) {
// In lieu of tricky code, for now just use long arithmetic.
return (int)(toUnsignedLong(dividend) / toUnsignedLong(divisor));
}
//将xy两个整数转换为无符号整数后计算他们相除的余数
public static int remainderUnsigned(int dividend, int divisor) {
// In lieu of tricky code, for now just use long arithmetic.
return (int)(toUnsignedLong(dividend) % toUnsignedLong(divisor));
}
//比较xy大小,与compare一样,除了x>0,y<0的情况会返回-1,会把xy都加上MIN_VALUE的值,
public static int compareUnsigned(int x, int y) {
return compare(x + MIN_VALUE, y + MIN_VALUE);
}
位运算
//返回二进制下该数字bit位为1的个数
public static int bitCount(int i) {
//列出不同的三种实现bitCountJdk,bitCountNormal,bitCountQuite
//https://segmentfault.com/a/1190000015763941 解释了这三种算法的原理过程
return bitCountJdk(i);
}
static int bitCountJdk(int i){
i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
i = i + (i >>> 8);
i = i + (i >>> 16);
return i & 0x3f;
}
static int bitCountNormal(int i){
//实现方式普通实现,时间复杂度为O(n)，n为总bit数
int count = 0;
do {
if (( i& 1) == 1) {
count++;
}
i >>=1;
} while (i > 0);
return count;
}
static int bitCountQuite(int i){
//优化实现,
int count = 0;
while (i > 0) {
i = i & (i - 1);
count++;
}
return count;
}
//数字反转(按位)
public static int reverse(int i) {
i = (i & 0x55555555) << 1 | (i >>> 1) & 0x55555555;
i = (i & 0x33333333) << 2 | (i >>> 2) & 0x33333333;
i = (i & 0x0f0f0f0f) << 4 | (i >>> 4) & 0x0f0f0f0f;
i = (i << 24) | ((i & 0xff00) << 8) |
((i >>> 8) & 0xff00) | (i >>> 24);
return i;
}
//数字反转(按byte)
public static int reverseBytes(int i) {
return ((i >>> 24) ) |
((i >> 8) & 0xFF00) |
((i << 8) & 0xFF0000) |
((i << 24));
}
// i的二进制左移distance位
// rotateLeft(x,-y) = rotateRight(x,y)
public static int rotateLeft(int i, int distance) {
return (i << distance) | (i >>> -distance);
}
// i的二进制右移distance位
public static int rotateRight(int i, int distance) {
return (i >>> distance) | (i << -distance);
}
//把数值i转换成二进制数值从高位开始连续0的个数
//如 110 二进制为 0000000000000000000000000000000000000000000000000001101110 返回 25
public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
//如果数为0,则直接返回0
if (i == 0)
return 32;
//先初始化0的个数为1
int n = 1;
//运用二分法,无符号右移16位(无符号右移:忽略符号位，空位都以0补齐)
if (i >>> 16 == 0) {
//如果右移后等于0,说明高位16都是0,则0的个数需要加16
n += 16;
//接着我们需要验证剩下的一半,32/2=16位,左移16位
i <<= 16;
}
//剩下的16位我们需要重复二分法,把他等分成两份8位数据,32-16/2=24,所以此时需要无符号右移24位
if (i >>> 24 == 0) {
//如果右移后等于0,说明此时高位8都是0,则0的个数需要加8
n += 8;
//接着我们再继续验证剩下的一半,16/2=8位,左移8位
i <<= 8;
}
// ....以次类推
if (i >>> 28 == 0) { n += 4; i <<= 4; }
if (i >>> 30 == 0) { n += 2; i <<= 2; }
// 所有情况都走完了,这时n已经代表了0的个数
// 如果i>>>31为0，则最低位也是0，正好是n初始化为1的理由
// 如果i>>>31为1，则最低位不为0，初始化n为1会导致多算1个0，n-1正好是0的个数
n -= i >>> 31;
return n;
}
//把数值i转换成二进制数值从低位开始连续0的个数
public static int numberOfTrailingZeros(int i) {
int y;
if (i == 0) return 32;
//同样采用二分法.依次判断
int n = 31;
//先将源数值左移 32/2=16位
y = i <<16;
//如果得到的值不为0,表示低位的16位不是0
if (y != 0) {
//因为n是连续0的个数,这里不为0所以减去16位
n = n -16;
//接下来需要看剩下的16位
i = y;
}
//继续把剩下的16位,左移 16/2=8位
//重复之前的判断.如果不为0,说明这八位不是连续的0,所以减去8位并把左移8位后的结果赋值给i
y = i << 8; if (y != 0) { n = n - 8; i = y; }
// .... 二分法重复以上
y = i << 4; if (y != 0) { n = n - 4; i = y; }
y = i << 2; if (y != 0) { n = n - 2; i = y; }
//负数的首位为1,则n需要减去一位
return n - ((i << 1) >>> 31);
}
//把最高位设为1,其余位置设为0.
//技巧:可算出比i小的最接近的2^n的值,因为负数有符号位.本身就为1.所以负数的结果都为 -100000000... 即int的最小值
public static int highestOneBit(int i) {
// HD, Figure 3-1
//二进制i 与 右移一位后的i进行或运算 把高一位和高二位的值设为1
i |= (i >> 1);
//二进制i 与 右移一位后的i进行或运算 把高三位和高四位的值设为1
i |= (i >> 2);
// ....
i |= (i >> 4);
i |= (i >> 8);
i |= (i >> 16);
//最后得到的i为1111111111....111
//减去无符号位移一位的i 01111111111...1111
//得到的值就是最高位为1,其余位为0.
return i - (i >>> 1);
}
//从低位起,首次出现1的位置向后取值
public static int lowestOneBit(int i) {
// HD, Section 2-1
// 负数的补码：符号位位1，其余位位该数绝对值的原码按位取反；然后整个数加1
// 如 : i=10 , 二进制位1010 , -10的二进制补码为 1 0101 +1 =10110
// 则他们的与结果为 01010 & 10110= 10
return i & -i;
}
基础类型转换方法
//实现抽象Number类的基础转换方法
//返回基本类型int
public int intValue() {
return value;
}
//返回基本类型long
public long longValue() {
return (long)value;
}
//返回基本类型float
public float floatValue() {
return (float)value;
}
//返回基本类型double
public double doubleValue() {
return (double)value;
}
//返回基本类型short
public short shortValue() {
return (short)value;
}
//返回基本类型byte
public byte byteValue() {
return (byte)value;
}
内部类 IntegerCache
//integer的缓存类,缓存-128->127的数据,猜测场景订单的交易数量,大多数都是100以内的价格,
// 用了IntegerCache，就减少了new的时间也就提升了效率。同时JDK还提供cache中high值得可配置,方便对JVM进行优化
private static class IntegerCache {
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
static {
// high value may be configured by property
//初始化缓存的最高值 -218 +127
int h = 127;
//缓存的最高值可以通过配置灵活变动
//-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=xxx
String integerCacheHighPropValue =
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
if (integerCacheHighPropValue != null) {
try {
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
} catch( NumberFormatException nfe) {
// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
}
}
high = h;
//初始化cache的长度为最大的high-low+1的值,默认为256
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
//使用private使内部类无法实例化
private IntegerCache() {}
}
缓存内部类经典面试题.
//引出经典面试题,所以integer比较时用equals比较
Integer a = 127, b = 127, c = 129, d = 129;
log.info("use integer cache ->{}", a == b);
log.info("not use integer cache ->{}", c == d);
//输出
[main] INFO lang.TestInteger - use integer cache ->true
[main] INFO lang.TestInteger - not use integer cache ->false
//因为直接赋值Integer对象会调用valueOf(int i)方法,上面有介绍,这个方法在-127~128(默认)的情况下会直接取缓存.所以他们的值引用是相等的.
但是当超过了`最大缓存值`,会调用构造方法new一个对象.导致他们的引用地址不相等.
后记
JDK是java程序员的基础,和我们的开发技能息息相关,Integer很多关于位的计算需要时间去慢慢消化,通过学习他们能够开阔代码的思路.接下来会跟大家一起探索JDK的奥秘.有不同见解也请留言,我们共同学习.此链接为github JDK源码阅读的地址,我会持续更新自己的想法和见解,readme里也介绍了如何自己去调试JDK的方法,欢迎star.下一篇我会和大家一起探索String类的奇淫巧技